多功能整合型直流变换器制造技术

本发明专利技术涉及多功能整合型直流变换器，包括输入电容器；直流－交流变换电路；变压器；整流电路；以及滤波电容器；还包括一个输出电压转换开关，整流电路为四个全桥结构的整流二极管构成，输出电压转换开关的一端连接到全桥整流二极管的共阳极连接点上，另一端连接到变压器的中心抽头上，输出电压转换开关的转换点与滤波电容器相连。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种实现直流电能到直流电能之间变换的装置，尤其涉及一种多功能整合型直流变换器。附图说明图1是现有的一种全桥移相式软开关直流一直流变换器的电路结构图。输入电容器C11的直流电压经开关器件S11～S14开关变换成高频方波交流电压送到变压器Tr，变压器Tr的输出侧输出两组相同幅值的方波交流电压，经整流二极管D11、D12整流及由电感器Lo和电容器C3组成的滤波电路滤波得到输出直流电压。在这种结构的变换器中，第一桥臂的上、下两个开关器件S11和S12及第二桥臂的上、下两个开关器件S13和S14各自在50％占空比方波信号控制下互补开关工作。而输出电压的调节是通过改变第一桥臂的控制信号和第二桥臂的控制信号的相位差达到的，并利用变压器Tr输入端回路中的等效电感Lk中的储能实现开关器件S11～S14的软开通，以提高变换器的工作效率。图2是现有的一种不对称半桥直流-直流变换器的电路结构图。输入电容器C21上的直流电压经桥臂中上下两个开关器件S21和S22互补开关工作，输出高频方波交流电，该输出经隔直电容器Cb滤除直流电压部分，使变压器Tr的输入侧得到方波交流电压。变压器Tr输出侧的电路(包括整流二极管D21、D22和电感器Lo和电容器C3组成的滤波电路)及工作原理与图1现有技术相类似。图2现有技术中通过改变开关器件S21或S22的控制信号的方波脉冲时间来改变输出端电压，并利用变压器Tr输入端回路的等效电感Lk的储能实现开关器件S21和S22的软开通工作。图3是现有的一种全桥结构串并联谐振直流-直流变换器的电路结构图。输入电容器C31上的直流电压经开关器件S31～S34变换成方波交流电压。再经由串联谐振电感器Ls和串联谐振电容器Cs构成的串联谐振回路和由并联谐振电容器Cp和变压器Tr的输入端激磁电感构成并联谐振回路谐振得到正弦交流电压作为变压器Tr的输入端电压。变压器Tr的输出端的电路(包括整流二极管D31、D32和电感器Lo和电容器C3组成的滤波电路)及工作原理与图1相类似。图3中输出电压的调节是通过改变开关器件S31～S34的开关工作频率从而改变变压器Tr输入端电压来实现的。图1至图3中现有的直流-直流变换器均适用于输入直流电压及输出直流电压均相对变化较小的应用场合。且变换器的工作性能和变换效率随着输出电压的降低和输入电压的升高而下降。因此，当实际应用涉及不同的输入电压或输出电压条件时，现有的变换器必须针对不通的使用条件进行专门的设计才能达到。因此，本专利技术的目的在于提供一种具有多种输入输出电压变换功能的多功能整合型直流变换器，从而实现直流变换器的多功能化和灵巧化，达到减少产品品种规格，优化产品品质和进一步降低产品成本。例如，在通信领域中，常用的直流变换器有48V到24V的直流变换和24V到48V的直流变换。目前是通过两种不同的变换装置分别实现相应的变换功能。本专利技术的目的在于实现一种新的变换装置可直接用于上述两种应用场合。因此，根据本专利技术的上述目的，本专利技术提供一种多功能整合型直流变换器，它包括输入电容器，用于提供直流电压；直流-交流变换电路，与所述输入电容器相连，将所述输入电容器提供的直流电压转换成高频交流电压；开关器件控制信号发生器，用于产生控制信号，控制所述直流-交流变换电路的全桥开关器件组中各个开关器件的导通和关断；变压器，与所述直流-交流变换电路相连，将所述高频交流电压进行电气隔离和变压；整流电路，与所述变压器输出端相连，将所述变压器输出的经变压的高频交流电压整流成直流电压；以及滤波电容器，与所述整流电路相连；本专利技术的特征在于，还包括一个输出电压转换开关，所述整流电路为四个全桥结构的整流二极管构成，所述输出电压转换开关的一端连接到全桥整流二极管的共阳极连接点上，另一端连接到所述变压器的中心抽头上，所述输出电压转换开关的转换点与所述滤波电容器相连。下面结合附图详细描述本专利技术的较佳实施例，本专利技术的上述和其它目的、优点和效果通过下面的描述将变得更为明了。附图中图1-图3示出了已有技术的直流变换器的三种结构；图4示出了本专利技术的多功能整合型直流变换器的电路结构图；图5用于解释图4所示的直流变换器的工作原理；图6示出了本专利技术的多功能整合型直流变换器的另一种电路结构图；图7用于解释图6所示的直流变换器的工作原理；图8示出了本专利技术的多功能整合开型直流变换器的再一种电路结构图。如图4所示，本专利技术的多功能整合型直流变换器由输入电容器C1、全桥开关器件组S1-S4、谐振电容器Cs与串联谐振电感器Ls组成的谐振电路、变压器Tr、由整流二极管D1-D4构成的输出整流电路以及滤波电容器C3组成。输入电容器C1与全桥开关器件组S1-S4连接，全桥开关器件组S1-S4与传统直流变换器中的全桥开关器件组一样，交替导通和关断。从而将从输入电容器C1上获得的直流电压转换成高频交流电压。全桥开关器件组S1-S4与电容器Cs和电感器Ls串联构成的谐振电路连接，构成直流-交流变换电路。其中串联谐振电感器Ls可以被整合在变压器Tr中。变压器Tr将直流-交流变换电路输出的交流电压进行电气隔离和变压，变压的比值可以根据需要而定。与变压器Tr的输出端相连的输出整流电路由四个整流二极管D1-D4以全桥形式构成。图4中的Sm为输出电压转换开关，该转换开关Sm的一端连接到变压器Tr的中心抽头上，另一端连接到全桥整流二极管的共阳极连接点上。转换开关Sm的转换点与滤波电容器C3相连。而全桥整流二极管的共阴极连接点连接到滤波电容器C3的另一端。该全桥整流电路的工作原理如下全桥开关器件组的第一桥臂的上、下开关器件S1和S2各自受控制信号控制而互补导通和关断。第二桥臂的上、下开关器件S3和S4也受相应信号控制而互补导通和关断(关于如何控制开关器件组的导通和关断，都是公知技术，因此，在此不再详细描述)。输入电容器C1的直流电压经开关器件S1～S4变换，在全桥开关器件组第一桥臂的中点A1和第二桥臂的中点B1之间获得高频方波交流电压，该高频方波交流电压施加到由串联谐振电容器Cs，变压器Tr的输入侧绕组及串联谐振电感器Ls构成的串联谐振回路，产生串联谐振而在变压器Tr的输入侧绕组中得到正弦波交流电流。正弦波交流电流经变压器Tr传送到变压器输出侧的上、下两个绕组中。根据输出转换开关Sm所处的位置，变压器输出侧上的电流会经过整流二极管元件D1和D2(输出转换开关Sm处于A位置时)或D1～D4(输出转换开头Sm处于B位置时)被送至输出电容器C3上，经电容器C3滤波后获得相应的直流输出电压。当转换开关Sm被连接到A点时(如图5A)，输出直流电压是变压器Tr输出侧的上、下两个相同绕组上的电压分别经过整流二极管D1和D2整流得到。因此输出电压的幅度对应于变压器Tr输出侧上、下两个绕组的电压幅度。当转换开关被连接到B点时(如图5B所示)，输出直流电压是变压器Tr输出侧的上、下两个相同绕组串联叠加后经过整流二极管D1、D4和D2、D3整流后得到。因此此时输出电压的幅度对应于变压器Tr输出侧上、下两个绕组上的电压之和。因此转换开关Sm被连接到A点时输出直流电压是转换开关Sm被连接到B点时输出直流电压的一半。或者说，转换开关Sm被连接到B点时的输出直流电压是转换开关Sm被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能整合型直流变换器，它包括： 输入电容器，用于提供直流电压； 直流－交流变换电路，与所述输入电容器相连，将所述输入电容器提供的直流电压转换成高频交流电压； 开关器件控制信号发生器，用于产生控制信号，控制所述直流－交流变换电路的全桥开关器件组中各个开关器件的导通和关断； 变压器，与所述直流－交流变换电路相连，将所述高频交流电压进行变压； 整流电路，与所述变压器输出端相连，将所述变压器输出的经变压的高频交流电压整流成直流电压；以及 滤波电容器，与所述整流电路相连； 其特征在于，还包括一个输出电压转换开关，所述整流电路为四个全桥结构的整流二极管构成，所述输出电压转换开关的一端连接到全桥整流二极管的共阳极连接点上，另一端连接到所述变压器的中心抽头上，所述输出电压转换开关的转换点与所述滤波电容器相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：章进法，黄贵松，顾亦磊，
申请(专利权)人：台达电子工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]